为什么吸管在水中看起来是弯的

光在水中比在空气中传播得慢。当光线以一定角度离开水面时，这种速度改变会使它偏离原来的路径，这种效应叫折射。

从吸管水下部分射出的光在穿过水面时被折射。可是你的大脑假定光沿直线传播，于是把这些光线沿直线往回追溯到一个比吸管实际位置更高的点。淹在水里的部分因而看起来被抬高、错了位，吸管仿佛在水面处折断。

同样的折射使游泳池看起来比实际浅，也使碗里水中的硬币看似上浮。这也是为什么用鱼叉捕鱼需要练习，因为鱼并不完全在它看起来的位置。

在 SPM 中，你应用介质之间速度的改变来解释折射，并用光线图显示这种表观位移。

光与光学

背后的物理

折射是光在两种传播速度不同的介质之间通过时方向的改变。折射率 n 比较这两个速度，n = c/v，其中 c 是光在真空中的速度，约 3.0 × 10⁸ m s⁻¹，v 是它在介质中的速度。

水的 n ≈ 1.33。

由此，光在水中的速度为 v = c/n = 3.0 × 10⁸ m s⁻¹ ÷ 1.33 ≈ 2.26 × 10⁸ m s⁻¹，明显比在空气中慢。当光线以一定角度穿过水面时，这种速度改变使它弯折，遵循 n = sin i / sin r，其中 i 和 r 是入射角和折射角。

同一个折射率也决定视深。水下物体看起来所在的深度为：视深 = 实深 / n。

一条真正在水面下 40 cm 的鱼，看起来在 40 cm ÷ 1.33 ≈ 30 cm 处。你的眼睛假定光沿直线传播，便把吸管在水下的部分放在更浅、错位的地方，于是吸管看起来在水面处折断。

在日常生活中看它

在鱼店或餐厅的活鱼缸前，鱼从来不在它看起来所在的位置。一条停在缸底附近的鱼，看起来比实际更靠近玻璃、位置更高，因为从它射出的光在离开水面时偏离法线，而你的大脑沿直线把这些光线往回追溯到一个更浅的点。

伸手去抓你看到的那条鱼，你的手会伸得太高、太近，这正是折射设下的同一个陷阱。以陡角离开的光线弯折更大，所以从缸的侧面看的鱼，比从正上方看的鱼错位更多。

同样的错觉使清澈的河流或积满水的沟渠看起来比实际更浅，这是一个真实的安全警示：水比你眼睛所示的更深。任何只凭肉眼判断深度的人，都可能因水面的折射而严重低估它。

在 SPM 中怎么考

在卷二中，这个概念常用解释（explain）、描述（describe）、关联（relate）和定义（define）等指令词来考查。你可能被要求定义折射率、用速度的改变来解释弯折，或在计算中把实深与视深关联起来。

在同一个光与光学章节里，折射直接引向全内反射：当光线在较密介质中超过临界角时，它被反射而不是折射。它也是透镜成像的基础，因为透镜正是靠在它的弯曲表面上折射光来工作的。

一个常见任务是描述光线从空气进入玻璃砖，并用 n = sin i / sin r 从测得的角度计算 n，或求视深。在表面画出法线，清楚标出入射角和折射角，并在任何速度或深度的计算中带上单位，让你的运算保持一致。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)